1、 2.2 微機的內外存儲系統微機的內外存儲系統及半導體存儲器及半導體存儲器主要內容n半導體存儲器的分類半導體存儲器的分類n隨機存取存儲器隨機存取存儲器n只讀存儲器只讀存儲器nCPU與存儲器的連接與存儲器的連接n微機中存儲系統的結構微機中存儲系統的結構半半導導體體存存儲儲器器的的分分類類n隨機存取存儲器隨機存取存儲器v雙極性半導體雙極性半導體RAMv動態金屬氧化物（動態金屬氧化物（MOS)RAMn讀寫存儲器讀寫存儲器v掩膜式掩膜式ROMv可編程可編程ROM(PROM,Programmable ROM)v可擦除的可擦除的PROM（EPROM，Erasable Programmable ROM） v

2、電可擦除的電可擦除的PROM（E2PROM，Electrically Erasable Programmable ROM）隨隨機機存存取取存存儲儲器器n靜態靜態RAM（SRAM)v基本的存儲電路基本的存儲電路v典型的靜態典型的靜態RAM芯片芯片 hy6116（2KB8位）位） IS61LV25616(3.3V) 256kX16BIS61LV25616(3.3V) 256kX16B 6264（8KB8位）位） 62256（32KB8位）位） 628128（128KB8位）位）IS61LV25616(3.3V) 256kX16B管腳排列管腳排列隨隨機機存存取取存存儲儲器器n動態動態RAM（DRAM

3、,SDRAM,DDRAM)v單管動態存儲電路單管動態存儲電路v動態動態RAM的刷新的刷新 為保持電容中的電荷不丟失，必須對動態為保持電容中的電荷不丟失，必須對動態RAM不斷進行讀出和不斷進行讀出和再寫入再寫入隨隨機機存存取取存存儲儲器器n動態動態RAM（DRAM)v6464K K位動態位動態RAMRAM存儲器，按行列尋址存儲器，按行列尋址 芯片芯片21642164A A容量：容量：6464K K1 1位，位， 65536 65536個存儲單元，個存儲單元， 每個單元每個單元1bit1bit。1616位地址線：位行地址位列地址位地址線：位行地址位列地址 芯片的地址引線只要芯片的地址引線只要8 8

4、條：按行刷新。條：按行刷新。隨隨機機存存取取存存儲儲器器 6464K K存儲體由存儲體由4 4個個128128128128的存儲矩陣構成。每個的存儲矩陣構成。每個128128128128的存儲矩陣，有的存儲矩陣，有7 7條行地址和條行地址和7 7條列地址線進條列地址線進行選擇。行選擇。7 7條行地址經過譯碼產生條行地址經過譯碼產生128128條選擇線，分別條選擇線，分別選擇選擇128128行；行；7 7條列地址線經過譯碼也產生條列地址線經過譯碼也產生128128條選擇線，條選擇線，分別選擇分別選擇128128列。列。只只讀讀存存儲儲器器n只讀存儲器只讀存儲器ROMROM特點：非易失性，信息可長

5、期保存，掉電也不會丟失；特點：非易失性，信息可長期保存，掉電也不會丟失；用途：保存固定的程序和數據；用途：保存固定的程序和數據；工作狀態：工作狀態：ROMROM中的信息只能讀出，不能寫入；中的信息只能讀出，不能寫入；可編程的可編程的ROMROM芯片：可用特殊方法將信息寫入，芯片：可用特殊方法將信息寫入，該過程被稱為該過程被稱為“編程編程”；可擦除的可擦除的ROMROM芯片：可采用特殊方法將原來信息擦除，芯片：可采用特殊方法將原來信息擦除，以便再次編程。以便再次編程。 只只讀讀存存儲儲器器n掩膜式掩膜式ROMROM 掩膜式掩膜式ROMROM一般由生產廠家根據用戶的要求定制的。一般由生產廠家根據用

6、戶的要求定制的。只只讀讀存存儲儲器器n可編程的可編程的ROMROM 出廠時，所有存儲單元的熔絲都是完好的。編程出廠時，所有存儲單元的熔絲都是完好的。編程時，通過字線選中某個晶體管。若準備寫入時，通過字線選中某個晶體管。若準備寫入1 1，則向位，則向位線送高電平，此時管子截止，熔絲將被保留；若準備線送高電平，此時管子截止，熔絲將被保留；若準備寫入寫入0 0，則向位線送低電平，此時管子導通，控制電流，則向位線送低電平，此時管子導通，控制電流使熔絲燒斷。換句話說，所有存儲單元出廠時均存放使熔絲燒斷。換句話說，所有存儲單元出廠時均存放信息信息1 1，一旦寫入，一旦寫入0 0使熔絲燒斷，就不可能再恢復。

7、使熔絲燒斷，就不可能再恢復。只只讀讀存存儲儲器器n可擦除可編程的可擦除可編程的ROMROM（EPROMEPROM）n 特點：芯片的上方有一個石英玻璃的窗口，通特點：芯片的上方有一個石英玻璃的窗口，通過紫外線照射，芯片電路中的浮空晶柵上的電荷會形過紫外線照射，芯片電路中的浮空晶柵上的電荷會形成光電流泄漏走，使電路恢復起始狀態，從而將寫入成光電流泄漏走，使電路恢復起始狀態，從而將寫入的信號擦去。的信號擦去。 只只讀讀存存儲儲器器n可擦除可編程的可擦除可編程的ROMROM（EPROMEPROM） 原理：原理： 在在N N型的基片上安置了兩個高濃度的型的基片上安置了兩個高濃度的P P型區，它們型區，它

8、們通過歐姆接觸，分別引出源極（通過歐姆接觸，分別引出源極（S S）和漏極（和漏極（D D），），在在S S和和D D之間有一個由多晶硅構成的柵極，但它是浮空的，之間有一個由多晶硅構成的柵極，但它是浮空的，被絕緣物被絕緣物SiO2SiO2所包圍。所包圍。只只讀讀存存儲儲器器n可擦除可編程的可擦除可編程的ROMROM（EPROMEPROM） 出廠時，硅柵上沒有電荷，則管子內沒有導電溝出廠時，硅柵上沒有電荷，則管子內沒有導電溝道，道，D D和和S S之間是不導電的。當把之間是不導電的。當把EPROMEPROM管子用于存儲矩管子用于存儲矩陣時，它輸出為全陣時，它輸出為全1 1（或（或0 0）。要寫入時

9、，則在）。要寫入時，則在D D和和S S之之間加上間加上2525V V的高壓，另外加上編程脈沖（其寬度約為的高壓，另外加上編程脈沖（其寬度約為5050msms），），所選中的單元在這個電源作用下，所選中的單元在這個電源作用下，D D和和S S之間之間被瞬時擊穿，就會有電子通過絕緣層注入到硅柵，當被瞬時擊穿，就會有電子通過絕緣層注入到硅柵，當高壓電源去除后，因為硅柵被絕緣層包圍，故注入的高壓電源去除后，因為硅柵被絕緣層包圍，故注入的電子無處泄漏走，硅柵就為負，于是就形成了導電溝電子無處泄漏走，硅柵就為負，于是就形成了導電溝道，從而使道，從而使EPROMEPROM單元導通，輸出為單元導通，輸出為“

10、0“0“（或（或”1“”1“）。）。 只只讀讀存存儲儲器器n可擦除可編程的可擦除可編程的ROMROM（EPROMEPROM） 典型芯片：典型芯片： Intel 27512 AMD27512Intel 27512 AMD27512 特性：特性：6 64 4K K8 8的的EPROMEPROM芯片，芯片， 28 28腳雙列直插式封裝，腳雙列直插式封裝， 地址線為地址線為1616條條A A1515A A0 0， 數據線數據線8 8條條O O7 7O O0 0， 帶有三態輸出緩沖，帶有三態輸出緩沖， 讀出時只需單一的讀出時只需單一的5 5V V電源。電源。 只只讀讀存存儲儲器器n可擦除可編程的可擦除可

11、編程的ROMROM（EPROMEPROM） 內內 部部 結結 構構 2751227512有五種工作方式有五種工作方式讀方式讀方式維持方式維持方式編程方式編程方式校驗方式校驗方式編程禁止方式編程禁止方式只只讀讀存存儲儲器器n電可擦除可編程的電可擦除可編程的ROMROM（E E2 2PROMPROM） 應用特性：應用特性： （1 1）對硬件電路沒有特殊要求，編程簡單。）對硬件電路沒有特殊要求，編程簡單。 （2 2）采用）采用5 5V V電源擦寫的電源擦寫的E2PROME2PROM，通常不需要設通常不需要設置單獨的擦除操作，可在寫入過程中自動擦除。置單獨的擦除操作，可在寫入過程中自動擦除。 （3 3

12、）E2PROME2PROM器件大多是并行總線傳輸的器件大多是并行總線傳輸的 只只讀讀存存儲儲器器n閃速存儲器閃速存儲器（Flash MemoryFlash Memory） Flash MemoryFlash Memory芯片借用了芯片借用了EPROMEPROM結構簡單，又吸收結構簡單，又吸收了了E2PROME2PROM電擦除的特點；不但具備電擦除的特點；不但具備RAMRAM的高速性，而且的高速性，而且還兼有還兼有ROMROM的非揮發性。同時它還具有可以整塊芯片電的非揮發性。同時它還具有可以整塊芯片電擦除、耗電低、集成度高、體積小、可靠性高、無需擦除、耗電低、集成度高、體積小、可靠性高、無需后備

13、電池支持、可重新改寫、重復使用性好（至少可后備電池支持、可重新改寫、重復使用性好（至少可反復使用反復使用1010萬次以上）等優點。平均寫入速度低于萬次以上）等優點。平均寫入速度低于0.10.1秒。使用它不僅能有效解決外部存儲器和內存之間速秒。使用它不僅能有效解決外部存儲器和內存之間速度上存在的瓶頸問題，而且能保證有極高的讀出速度。度上存在的瓶頸問題，而且能保證有極高的讀出速度。 Flash MemoryFlash Memory芯片抗干擾能力很強。芯片抗干擾能力很強。 CPUCPU與與存存儲儲器器的的連連接接n存儲器地址分配和譯碼存儲器地址分配和譯碼v地址譯碼器地址譯碼器7474LS138LS1

14、38 74LS13874LS138有三條控制線有三條控制線G G1 1，/G2 /G2 ， /G3 /G3 ，只只有當有當G G1 1等于等于1 1， /G2/G2等于等于0 0， /G3 /G3 等于等于0 0時，時，三八譯碼器才能工作，否則譯碼器輸出全三八譯碼器才能工作，否則譯碼器輸出全為高電平。輸出信號為高電平。輸出信號Y Y0 0Y Y7 7是低電平有效的信是低電平有效的信號，對應于的任何一種組合輸入，其號，對應于的任何一種組合輸入，其個輸出端中只有一個是，其他個輸出個輸出端中只有一個是，其他個輸出均為。均為。CPUCPU與與存存儲儲器器的的連連接接v存儲器容量擴充技術存儲器容量擴充技

15、術位擴充位擴充 當實際存儲芯片每個單元的位數和系統需要當實際存儲芯片每個單元的位數和系統需要內存單元字長不等時采用的方法。內存單元字長不等時采用的方法。 字擴充字擴充 當存儲芯片上每個存儲單元的字長已滿足要當存儲芯片上每個存儲單元的字長已滿足要求，但存儲單元的個數不夠，需要增加的是存求，但存儲單元的個數不夠，需要增加的是存儲單元的數量，就稱為字擴展。儲單元的數量，就稱為字擴展。 字位擴充字位擴充 需要同時進行位擴充和字擴充才能滿足系需要同時進行位擴充和字擴充才能滿足系統存儲容量需求的方法稱為字位擴充統存儲容量需求的方法稱為字位擴充CPUCPU與與存存儲儲器器的的連連接接v存儲器芯片片選端的處理

16、存儲器芯片片選端的處理線選法線選法 地址的高位直接作為各個芯片的片選信號，在地址的高位直接作為各個芯片的片選信號，在尋址時只有一位有效來使片選信號有效的方法尋址時只有一位有效來使片選信號有效的方法稱為線選法。稱為線選法。 部分譯碼法部分譯碼法 用部分高位地址進行譯碼產生片選信號。用部分高位地址進行譯碼產生片選信號。 完全譯碼法完全譯碼法 全部高位地址譯碼產生片選信號。全部高位地址譯碼產生片選信號。 存存儲儲系系統統nIBM PC/XT的存儲系統的存儲系統 IBM PC/XT IBM PC/XT 采用采用Intel8086/8088Intel8086/8088微處理器，其地微處理器，其地址為址為

17、2020位，尋址范圍為位，尋址范圍為1 1MBMB，其物理地址范圍為其物理地址范圍為0000000000H HFFFFFHFFFFFH。 通常通常1 1MBMB空間分為空間分為3 3個區，即個區，即RAMRAM區、保留區和區、保留區和ROMROM區。區。 n80 x86擴展存儲器擴展存儲器 高端內存區高端內存區（HMA HMA High Memory Area High Memory Area）。它是）。它是10241024KBKB至至10881088KBKB之間的之間的6464KBKB內存，稱為高端內存區，內存，稱為高端內存區，其地址為其地址為100000100000H H10FFEFH10

18、FFEFH或以上或以上 存存儲儲系系統統擴展內存塊擴展內存塊（EMBEMBExtended Memory BlockExtended Memory Block）是指是指lMBlMB以以上的內存空間，其地址是從上的內存空間，其地址是從100000100000H H開始，連續不斷向開始，連續不斷向上擴展的內存，所以把這種內存稱為上擴展的內存，所以把這種內存稱為EMBEMB（Extended Extended Memory BlockMemory Block） 擴充內存擴充內存（EMSEMS Expanded Memory Specification Expanded Memory Specification）擴擴充內存是利用充內存是利用1 1MBMB內存中內存中6464KBKB的內存區，此內存區為連的內存區，此內存區為連續的續的4 4頁，每頁為頁，每頁為1616KBKB的實際頁內存，它們映射的實際頁內存，它們映射（Memory MappingMemory Mapping）到到EMSEMS卡上廣大空間的邏輯頁內存，卡上廣大空間的邏輯頁內存，EMS 4.0EMS 4.0版本驅動程序其映射的內存區為版本驅動程序其映射的內存區為1 1MBMB內